双向全桥DC-DC变换器回流功率与软开关双重优化策略研究

在双向全桥DC-DC变换器中,回流功率与功率开关管软开关行为直接影响变换器的功率传输性能.以隔离型双向全桥DC-DC变换器为研究对象,分析变换器采用双重移相控制的工作原理,推导出回流功率和软开关行为特性与变换器移相角之间的关系.为了减小回流功率、实现软开关,在双重移相控制基础上,提出一种将系统传输功率分为两段,面向回流功率与开关管软开关的优化策略.在MATLAB/Simulink平台上搭建变换器模型,将分段优化策略与单移相控制对比仿真,结果表明:相比单移相控制,分段优化在第一段优化中将回流功率降到0,实现软开关;第二段优化将回流功率峰值降低约66％.     

自适应控制DC-DC BUCK变换器中的混沌

从同步的角度研究了dc—dc buck开关功率变换器这种分段光滑系统中的混沌控制问题，采用自适应控制方法，使两个分别工作在混沌状态和周期状态的buck变换器达到同步，即将其从混沌区引导到稳定的周期区，达到抑制该类电路中的混沌的目的．数值模拟结果验证了该方法的正确性和有效性。     

零电流开关Buck变换器混沌现象的研究

鉴于软开关DC/DC变换器的应用越来越广泛,由于谐振元件的存在使得变换器的混沌现象变得复杂.本文以Buck ZCS PWM变换器为具体研究对象.借鉴采用模块化的思想,简化了电压反馈控制方式零电流开关 Buck变换器工作状态的分析,建立了变换器不连续导电模式下的系统离散混沌数学模型,为进一步的理论分析和模拟仿真打下基础.根据系统稳定性判据确定了稳定工作区域,得出主要元件参数的稳定工作范围,设计了电压反馈控制Buck变换器的仿真电路,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

一种正激式ZVT-PWM高频软开关充电机的研究

高频软开关技术可有效地减小功率开关器件的开关损耗和应力.介绍了一种正激式ZVT-PWM (zero voltage transition-pulse width modulation)高频软开关功率变换器的工作原理.利用辅助ZVT网络使得变换器的主开关和高频整流器件均工作于零电压软开关状态.分析了变换器的工作过程,给出了一个开关周期中的等效电路和主要的开关波形.讨论了这种软开关变换器的不足,提出了减小辅助管电压、电流应力的折中考虑,对ZVT-PWM变换器进行改进.利用这种软开关技术研制了一台用于电动汽车的车载充电机,给出了充电机的控制系统框图,简单介绍了充电机的工作原理.最后给出了运行波形和试验结果.     

H桥变换器中分岔与混沌现象的研究进展与趋势

针对H桥变换器中出现的分岔与混沌现象,概述了相关的研究现状;详细地介绍了典型H桥变换器两种离散模型,并对其适用性作了分析和评价;具体分析了H桥变换器非线性研究中的稳定性分析方法和数值仿真方法,并对各自优缺点进行了总结;选择Lyapunov指数法对两种离散模型进行了验证,并详细分析了随着开关频率的变化两者差异性变化情况,进一步揭示了产生差异性的原因;介绍了时延反馈控制(TDFC)以及扩展时延反馈控制(ETDFC)方法在H桥变换器混沌控制中的具体应用,并对其优缺点作了评价;最后,为进一步深入研究H桥变换器的分岔与混沌行为提出了几点展望,给后续工作的开展提供指导。     

Boost变换器的特征向量法混沌量化及EMI抑制

由于DC-DC开关变换器中固有的混沌现象可以用来提高电磁兼容（EMC）性,故量化其混沌行为有着重要的意义.文中通过建立DC-DC变换器的混沌模型,得到其相应的混沌映射,进而利用特征向量法对该混沌映射的不变分布进行求解,实现了基于混沌特性的量化.并以峰值电流控制的Boost变换器为例,说明了DC-DC变换器混沌映射的不变分布的量化方法,为进一步利用混沌特性降低DC-DC变换器的电磁干扰（EMI）打下了理论基础.     

开关磁阻电机功率电路的软开关策略及仿真

提出一种开关磁阻电机驱动系统(SRD)功率变换器的新型软开关策略.通过在电源与开关磁阻电机(SRM)相绕组开关电路间插入准谐振直流环节电路,并在各相绕组开关上并联缓冲电容器以实现相开关的零电压开通和关断.在介绍该策略的电路拓扑及特点基础上,分析了相绕组开关零电压开通原理;结合公共开关型SRD功率变换器中公共开关的斩波过程,对电路的控制时序和谐振模式进行分析.针对谐振电感储能不同及SRM绕组电感变化对谐振的影响进行仿真.结果表明,只要参数选择合理谐振波形就不受SRM绕组电感变化的影响,并且试验验证了相开关及辅助开关的软开关特性.     

基于PWM控制芯片的Buck变换器非线性现象研究

对实际的PWM芯片控制的Buck变换器中的非线性现象展开研究,建立了实际PWM控制芯片的非线性模型,得到UC3842控制下电感电流的分叉图和Lyapunov指数,进一步得到PWM芯片控制下Buck变换器周期态和混沌态下的频率响应特性.     

滚珠丝杠传动非线性刚度动态特性的数值仿真

数控工作台是一个复杂的非线性动力学系统.其滚珠丝杠副刚度的非线性变化规律分别呈软弹簧和硬弹簧特性,其动态特性分别遵循软、硬特性的Duffing方程.用MATLAB/SIMULINK仿真平台,分别对软、硬特性Duffing方程的动态特性进行仿真,得到不同工况下的特征相图.仿真结果表明其几何特征丰富多彩;存在周期运动、准周期运动和混沌运动等多种运动状态;存在由倍周期分岔向混沌运动的演变过程;软特性比硬特性运动状态复杂、出现混沌的机会更多.提出了为提高精加工过程中的质量,应把工件装夹在工作台中间,使加工过程中滚珠丝杠副运行在弱非线性区;精选走刀方向,使刚度非线性呈硬特性,以减少出现混沌的机会.     

智能电力操作电源及其控制技术的研究

提出了有限双极性的软开关控制策略,研究其控制机理,从理论上解决了全桥功率变换器的传统软开关控制策略存在的软开关受负载限制的缺陷,实现了全负载范围的软开关,降低了电力操作电源系统的损耗,提高了模块的功率密度.     

BUCK变换器中的混沌现象与输出电压稳定的研究

由于存在非线性开关元件,BUCK型DC-DC功率转换器的拓扑结构不断变化,因此在电路实际运行过程中必然蕴涵着十分丰富的非线性现象如分岔、混沌。本文以BUCK电路为例,通过典型电路模型建立电路数学模型,分析电路中的非线性现象与输出电压的关系。通过MATLAB/SUMILINK仿真验证了BUCK电路数学模型和数学分析的正确性,最后从混沌现象用MULTISIM分析探讨输出电压稳定性。     

全桥DC-DC变换器中SiC器件损耗分析

目前以碳化硅(SiC)MOSFET为代表的第三代宽禁带半导体有着高工作频率、低开关损耗、耐热性高等优点,可以有效的降低DC/DC变换器的整体损耗,提升电能转换效率。在以金属氧化物半导体场效晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)作为开关器件的全桥DC-DC变换器中,软开关技术的使用虽然会导致循环电流和较大的电流纹波,产生额外的损耗,但一般该损耗远低于开关损耗,可以有效降低变换器整体损耗。但对于SiC MOSFET全桥DC-DC变换器,碳化硅器件的开关损耗很低,可能会低于软开关技术的额外损耗,因此软开关技术在SiC MOSFET中的有效性面临挑战。本文采用英飞凌官方提供的型号为IMZA120R014M1H的SiC MOSFET的PLECS热仿真模型,对其在全桥DC-DC变换器中的软开关和硬开关损耗进行了全面的仿真实验和分析,以探究软开关技术在SiC MOSFET全桥DC-DC变换器中的有效性,同时提供一种变换器开关损耗和总体损耗研究的方法。实验结果表明,在100kHz的SiC MOSFET主流工作频率下,软开关开关损耗和总体损耗仍旧远低于硬开关,软开关技术在基于SiC器件的全桥DC-DC变换器中仍旧具有重要的作用和意义。     

风力发电变流器发展现状与展望

风电机组宽泛的使用环境,使作为机组关键设备之一的大容量变流器必须满足高功率密度、高可靠性与优良控制性能等要求。国产风电变流器的研发近几年有了较快的发展,但总体上依然落后于国外先进水平。文章对风电变流器,重点是直驱式全功率变流器的若干关键技术做了介绍,给出了相关问题的解决思路。     

基于U模型的混沌系统Super-Twisting同步控制研究

提出了一种基于U模型的混沌系统Super-Twisting同步控制方法,对混沌系统的混沌控制进行了描述,结合混沌系统的研究现状和非线性系统设计中的一些成果,提出了混沌控制与同步的一些新方法,设计出相应的控制器实现有限时间混沌同步控制。针对Lorenz系统和Chen系统进行了数值仿真,仿真结果证明了所给方法的有效性。     

电传动推土机牵引性能匹配的变压控制方法

电传动推土机动力总成包括发动机、发电机、超级电容以及轮边驱动电机,其载荷变化范围大且具有突变性的动力学特征,使发电机与电动机难以实现全局功率匹配.针对电传动推土机动态牵引性能匹配这一关键问题,提出基于双DC-DC(直流-直流)变换器的直流母线电压变压控制方法.即在直流母线与发电机之间加入DC-DC变换器,控制发电机的额定电压工作点,实现发动机在额定工况点工作的高效目标;在直流母线与电动机之间加入DC-DC变换器,根据实时载荷所表达的系统状态变矢量调节变压系数,控制发电机与电动机相对于载荷变化的动力学匹配关系,使发电机与电动机在全载荷意义上实现功率匹配,保证其牵引性能的发挥.通过某型号推土机开发过程性能匹配及其系统数字化模型仿真试验,验证了基于双DC-DC变换器的直流母线电压变压控制方法的有效性.     

基于数字控制的移相全桥ZCT变换器

基于对多种全桥零电流变换器的研究,提出一种新型的零电流转换(ZCT) PWM全桥DC/DC变换器.运用辅助电路的谐振电感实现主开关管的软开通,在全负载范围内实现所有有源开关管的零电流开关(ZCS)和输出整流管的软换流.采用ARM芯片LPC2214作为控制器,设计了变换器数字控制系统,成功研制了一台1 kW,25 kHz的软开关电源,并进行了电路试验.结果表明,基于该拓扑的数字控制PWM全桥变换器损耗小、成本低,变换器的最高效率超过了91%,具有较好的发展前景.     

基于矩阵式变换器的异步电动机矢量控制

为提高交流调速系统的运行性能并满足节能的要求,提出了一种适用于矩阵式变换器驱动异步电动机调速系统的组合控制策略,实现了矩阵式变换器的空间矢量调制和异步电动机的直接磁场定向矢量控制。将矩阵式变换器的优点和矢量控制的优点结合起来,实现了异步电动机的高性能控制。仿真结果表明:使用该控制策略的调速系统在加减速运行和负载转矩变化等场合均具有良好的动态性能;四象限运行结果证明了该系统可将能量回馈至电网,实现了节能的目的。稳态运行实验结果验证了上述控制方法的可行性和有效性。     

电力半导体器件和装置的功率损耗研究

为了提高电力电子装置和电力半导体器件的运行可靠性 ,提出了估算电力半导体器件损耗和结温的热 -电联合计算方法。基于电力半导体器件的瞬态开关特性的测量 ,构造了器件精确的损耗数学模型 ,同时考虑了器件的结温对器件损耗的影响。在单个器件损耗模型的基础上分析了电力电子变换装置的损耗 ,分析了装置中器件及其散热系统组成的热阻网络及各器件的结温。最后设计了两类实验装置分别验证损耗计算的精度 ,与实验结果的对比表明该方法为合理地设计器件的散热系统、提高电力电子变换装置的效率提供了有效手段。     

SEPIC变换器中的非线性现象及其控制

基于峰值电流模式SEPIC变换器的Simulink模型,通过仿真揭示了变换器的非线性动力学行为。利用离散映射模型,对变换器的稳定性进行了分析,探讨了电路参数对系统稳定性的影响。分别采用延迟反馈法和参数共振微扰法,探讨了峰值电流模式SEPIC变换器的混沌控制问题,仿真结果证明这两种控制方法均能够将SEPIC变换器从混沌状态控制到周期状态。     

一千瓦零电压软开关高功率因数变换器

提出了一种零电压软开关高功率因数变换器电路.主电路采用准谐振PWM-Boost软开关拓扑结构,控制电路采用平均电流控制技术和软开关控制技术相结合的形式.文中分析了该电路的工作原理,给出了电路参数归一化曲线及设计指导.实验结果表明,该电路在整个输入电压范围内都能保持软开关特性,达到了高功率因数和高效率的目的.在输入电压为220 V,工作频率为65 kH z,电路输出功率为1 000 W时,实测工作效率为95.3%;经对入端电流频谱分析、计算,功率因数达到0.998 8.